KR20220087349A - High-strength medium entropy alloy and manufacturing method for the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고강도 중엔트로피 합금 및 이의 제조방법에 관한 것으로 보다 구체적으로 다원계 합금 기지와 Si를 포함하며 FCC(Face Centered Cubic)계 상을 갖는 합금을 포함하여 FCC계 단상을 유지하면서 기존의 전이금속 합금보다 더 높은 강도를 갖는다.The present invention relates to a high-strength medium entropy alloy and a method for manufacturing the same, and more specifically, to an alloy containing a multi-component alloy matrix and Si and having an FCC (Face Centered Cubic)-based phase while maintaining an FCC-based single phase while maintaining an existing transition metal It has higher strength than alloys.
Description
본 발명은 고강도 중엔트로피 합금 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 강도, 경도가 증가하면서 FCC 단상을 유지하는 격자 뒤틀림 강화형 중엔트로피 합금 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high-strength medium entropy alloy and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a lattice distortion-strengthened medium entropy alloy that maintains an FCC single phase while increasing strength and hardness, and a method for manufacturing the same.
고엔트로피 합금(high-entropy alloys, HEAs)은 합금을 구성하는 주된 원소(major element) 대신 다섯 가지 이상의 구성 원소를 비슷한 비율로 합금화하여 얻어지는 다원소 합금이다. 고엔트로피 합금은 합금 내의 혼합 엔트로피가 높아 금속간화합물 또는 중간상이 형성되지 않고 면심입방격자(face-centered cubic, FCC) 또는 체심입방격자(body-centered cubic, BCC)와 같은 단상(single phase) 조직을 갖는 금속 소재이다.High-entropy alloys (HEAs) are multi-element alloys obtained by alloying five or more constituent elements in similar proportions instead of major elements constituting the alloy. High entropy alloys have high mixed entropy in the alloy, so intermetallic compounds or mesophases are not formed, and single-phase structures such as face-centered cubic (FCC) or body-centered cubic (BCC) are not formed. It is a metal material with
이러한 고엔트로피 합금을 설계하는 데 있어 중요한 두 가지 요소는 합금을 구성하는 원소들의 조성 비율과 합금계의 구성 엔트로피이다.Two important factors in designing such a high-entropy alloy are the compositional ratio of the elements constituting the alloy and the compositional entropy of the alloy system.
그 중에서 첫 번째는 고엔트로피 합금의 조성 비율이다. 고엔트로피 합금은 최소 다섯 가지 이상의 원소들로 합금을 구성하고 있어야 하며, 각각의 합금 구성 원소의 조성 비율은 5 ~ 35 at%로 정의된다. 또한, 고엔트로피 합금의 제조 시에 주요 합금 구성 원소 외에 다른 원소를 첨가할 경우, 그 첨가량은 5 at% 이하여야 한다. The first among them is the composition ratio of the high entropy alloy. A high entropy alloy must consist of at least five elements, and the composition ratio of each alloying element is defined as 5 to 35 at%. In addition, when other elements other than the main alloy constituent elements are added during the manufacture of the high entropy alloy, the amount of the addition should be 5 at% or less.
통상 합금은 합금 원소의 조성에 따른 구성 엔트로피(Sconf)에 따라 고엔트로피 합금, 중엔트로피 합금(medium-entropy alloys, MEAs), 저엔트로피 합금(low-entropy alloys, LEAs)으로 나뉜다.In general, alloys are classified into high-entropy alloys, medium-entropy alloys (MEAs), and low-entropy alloys (LEAs) according to the constituent entropy (Sconf) according to the composition of alloying elements.
이러한 고엔트로피 및 중엔트로피 합금은 현재 연구가 진행되고 있는 함금계가 포함하는 합금 원소들의 가격이 매우 높으며, 무거운 합금 원소들을 주로 사용하기 때문에 상용화에 큰 걸림돌이 되고 있다. 최근 경량 합금 원소들을 조합하여 제조한 경량 고엔트로피 합금에 대한 연구가 이루어지고 있지만, 경량 합금 원소 들간의 고용도가 낮아 고엔트로피 합금 정의에 따른 동분율에 가까운 합금 원소의 첨가 시 금속간화합물을 형성하여 합금의 소성 변형을 제한하고 가공성을 악화시켜 실제 상용화로 이어지지는 않는 실정이다.These high-entropy and medium-entropy alloys have a very high price of alloying elements included in the alloy system currently being researched, and are a major obstacle to commercialization because heavy alloying elements are mainly used. Recently, studies on lightweight high-entropy alloys manufactured by combining lightweight alloying elements have been conducted, but intermetallic compounds are formed when alloying elements close to the same fraction according to the definition of high-entropy alloys are added due to the low solubility between the lightweight alloying elements. This limits the plastic deformation of the alloy and deteriorates the workability, which does not lead to actual commercialization.
고엔트로피 및 중엔트로피 합금의 산업화를 위해서는 합금 원소의 조절을 통한 가격 경쟁력 확보와 우수한 기계적 특성을 구현하는 것이 필수적이다.For the industrialization of high-entropy and medium-entropy alloys, it is essential to secure price competitiveness through adjustment of alloying elements and to implement excellent mechanical properties.
본 발명의 목적은 강도, 경도가 증가하면서 FCC 단상을 유지하는 격자 뒤틀림 강화형 중엔트로피 합금을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a lattice distortion-strengthened medium entropy alloy that maintains a single phase FCC while increasing strength and hardness.
또한 본 발명의 목적은 기존에 알려진 중엔트로피 합금에 Si를 첨가하여 격자 뒤틀림을 증가시키면서 FCC 단상을 유지하는 신규의 중엔트로피 합금을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a novel mid-entropy alloy that maintains a single phase FCC while increasing lattice distortion by adding Si to a known medium-entropy alloy.
또한 본 발명의 목적은 고강도 중엔트로피 합금의 제조방법을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a method for manufacturing a high-strength mesoentropic alloy.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention not mentioned may be understood by the following description, and will be more clearly understood by the examples of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the appended claims.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 중엔트로피 합금은 다원계 합금 기지에 Si를 첨가하여 격자 뒤틀림을 증가시키면서 FCC(Face Centered Cubic)계 상을 유지하고 강도를 증가시키는 것을 구성상 특징으로 한다.The mid-entropy alloy according to the present invention for solving the above-mentioned problems is characterized in that it maintains the FCC (Face Centered Cubic)-based phase and increases the strength while increasing the lattice distortion by adding Si to the multi-component alloy matrix. do it with
보다 구체적으로, 본 발명의 중엔트로피 합금은 다원계 합금 기지 및 Si를 포함하고, 상기 다원계 합금 기지는 Cr, Co, Ni 및 V 가운데 2종 이상을 포함하며, FCC(Face Centered Cubic)계 상을 갖는 합금을 포함한다.More specifically, the middle entropy alloy of the present invention includes a multi-component alloy matrix and Si, and the multi-component alloy matrix includes two or more of Cr, Co, Ni, and V, and a Face Centered Cubic (FCC)-based phase including alloys having
바람직하게는, 본 발명의 일실시예에 따른 중엔트로피 합금은 하기 화학식 1로 표시되며, FCC(Face Centered Cubic)계 단상을 갖는 합금을 포함할 수 있다.Preferably, the midentropy alloy according to an embodiment of the present invention is represented by the following Chemical Formula 1, and may include an alloy having a Face Centered Cubic (FCC)-based single phase.
[화학식 1][Formula 1]
CrCoNiSix CrCoNiSix
(O<x≤0.4의 조건을 만족한다)(It satisfies the condition of O<x≤0.4)
또한 바람직하게는 상기 x는 0.15≤x≤0.3의 조건을 만족할 수 있다.Also preferably, x may satisfy the condition of 0.15≤x≤0.3.
아울러 본 발명의 일실시예에 따른 중엔트로피 합금은 하기 화학식 2로 표시되며, FCC(Face Centered Cubic)계 단상을 갖는 합금을 포함할 수 있다.In addition, the midentropy alloy according to an embodiment of the present invention is represented by the following Chemical Formula 2, and may include an alloy having a face centered cubic (FCC)-based single phase.
[화학식 2][Formula 2]
CoNiSix CoNiSi x
(O<x≤0.25의 조건을 만족한다)(O<x≤0.25)
또한 본 발명의 일실시예에 따른 중엔트로피 합금은 하기 화학식 3으로 표시되며, FCC(Face Centered Cubic)계 단상을 갖는 합금을 포함할 수 있다.In addition, the midentropy alloy according to an embodiment of the present invention is represented by the following Chemical Formula 3, and may include an alloy having a Face Centered Cubic (FCC)-based single phase.
[화학식 3][Formula 3]
VCoNiSix VCoNiSi x
(O<x≤0.1의 조건을 만족한다)(It satisfies the condition of O<x≤0.1)
다음으로, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 중엔트로피 합금의 제조방법은, 합금 기지 원소와, Si 분말이 혼합된 혼합분말을 제조하는 단계;, 상기 혼합 분말을 가열하여 용해하고 소정 형태로 주조하는 단계; 및 상기 주조된 합금을 고온 소결하여 합금을 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 합금 기지 원소는 Cr, Co, Ni 및 V 가운데 2종 이상을 포함하며, 상기 합금은 FCC(Face Centered Cubic)계 상을 갖는다.Next, the method of manufacturing a mesoentropic alloy according to another embodiment of the present invention comprises the steps of: preparing a mixed powder in which an alloy matrix element and Si powder are mixed; to do; and producing an alloy by sintering the cast alloy at a high temperature, wherein the alloy matrix element includes at least two of Cr, Co, Ni and V, and the alloy is a Face Centered Cubic (FCC)-based phase has
본 발명은 상온과 고온에서 기계적 특성이 향상된 신규의 중엔트로피 합금을 제공할 수 있다.The present invention can provide a novel mesoentropic alloy with improved mechanical properties at room temperature and high temperature.
아울러 본 발명에 따른 중엔트로피 합금은 FCC계 단상을 유지하면서 기존의 전이금속 합금보다 더 높은 강도를 갖는다. In addition, the mid-entropy alloy according to the present invention has higher strength than the conventional transition metal alloy while maintaining the FCC-based single phase.
또한, 본 발명의 중엔트로피 합금 제조방법은 고온 소결에 의한 균질화 공정에 의해서 중엔트로피 합금의 미세 조직을 변화시켜 강화 효과를 극대화시킬 수 있다.In addition, the medium entropy alloy manufacturing method of the present invention can maximize the strengthening effect by changing the microstructure of the medium entropy alloy by a homogenization process by high-temperature sintering.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, the specific effects of the present invention will be described together while describing specific details for carrying out the invention below.
도 1 내지 3은 본 발명의 실시예에 따른 합금의 XRD(X-ray diffraction) 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1 내지 5에 따른 합금의 인장 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5 내지 16는 본 발명의 실시예에 따른 합금의 SEM 사진이다.1 to 3 are graphs showing XRD (X-ray diffraction) measurement results of alloys according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing tensile test results of alloys according to Examples 1 to 5 of the present invention.
5 to 16 are SEM photographs of an alloy according to an embodiment of the present invention.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. The above-described objects, features and advantages will be described below in detail with reference to the accompanying drawings, and accordingly, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다. Throughout the specification, unless otherwise stated, each element may be singular or plural.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. As used herein, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “consisting of” or “comprising” should not be construed as necessarily including all of the various components or various steps described in the specification, some of which components or some steps are It should be construed that it may not include, or may further include additional components or steps.
이하에서는, 본 발명에 따른 중엔트로피 합금 및 이의 제조방법에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a medium entropy alloy and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described.
중엔트로피 합금mesoentropic alloy
FCC 계열 고엔트로피 및 중엔트로피 합금의 낮은 강도 특성을 보완하기 위해, 본 발명은 종래의 합금에 Si를 도핑하고 도핑량을 조절하여 기계적 특성이 우수한 신규의 합금을 제공한다.In order to supplement the low strength characteristics of the FCC series high entropy and medium entropy alloys, the present invention provides a novel alloy having excellent mechanical properties by doping Si to the conventional alloy and controlling the doping amount.
본 발명에 따른 중엔트로피 합금은 다원계 합금 기지 및 Si를 포함하고, 상기 다원계 합금 기지는 Cr, Co, Ni 및 V 가운데 2종 이상을 포함하며, FCC(Face Centered Cubic)계 상을 갖는 합금을 포함한다.The central entropy alloy according to the present invention includes a multi-component alloy matrix and Si, and the multi-component alloy matrix includes two or more of Cr, Co, Ni and V, and an alloy having a Face Centered Cubic (FCC)-based phase includes
본 발명의 중엔트로피 합금은 종래와 같이 다원계 합금 기지를 포함하고 상기 합금 기지는 Cr, Co, Ni 및 V 가운데 2종 이상을 포함한다. 그리고, 본 발명의 합금은 상기 합금 기지와 더불어 Si를 포함한다. 본 발명의 합금은 종래 합금에 상기 Si가 도핑되어 격자 뒤틀림이 증가되고 FCC계 단상을 유지할 수 있으며 경도와 강도가 증가하였다.The central entropy alloy of the present invention includes a multi-component alloy matrix as in the prior art, and the alloy matrix includes two or more of Cr, Co, Ni and V. And, the alloy of the present invention includes Si together with the alloy matrix. In the alloy of the present invention, Si is doped into the conventional alloy to increase lattice distortion, maintain FCC-based single phase, and increase hardness and strength.
바람직하게는, 본 발명의 합금은 상기 2종 이상의 합금 기지를 동일 원자비(at%)로 포함할 수 있다. 또한 본 발명의 합금은 FCC계 단상을 갖는 것이 바람직하다.Preferably, the alloy of the present invention may include the two or more types of alloy matrix in the same atomic ratio (at%). In addition, it is preferable that the alloy of the present invention has an FCC-based single phase.
보다 구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 중엔트로피 합금은 하기 화학식 1로 표시되며 FCC(Face Centered Cubic)계 단상을 갖는 합금을 포함할 수 있다.More specifically, the midentropy alloy according to an embodiment of the present invention may include an alloy represented by the following Chemical Formula 1 and having a Face Centered Cubic (FCC)-based single phase.
[화학식 1][Formula 1]
CrCoNiSix CrCoNiSix
(O<x≤0.4의 조건을 만족한다)(It satisfies the condition of O<x≤0.4)
또한 바람직하게는 상기 x는 0.15≤x≤0.3의 조건을 만족할 수 있다.Also preferably, x may satisfy the condition of 0.15≤x≤0.3.
다시 말해, 상기 화학식 1의 Cr, Co, Ni 및 Si는 1:1:1:x의 비를 갖는다.In other words, Cr, Co, Ni, and Si in Formula 1 have a ratio of 1:1:1:x.
아울러 본 발명의 일실시예에 따른 중엔트로피 합금은 하기 화학식 2로 표시되며 FCC(Face Centered Cubic)계 단상을 갖는 합금을 포함할 수 있다.In addition, the mid-entropy alloy according to an embodiment of the present invention may include an alloy represented by the following Chemical Formula 2 and having a Face Centered Cubic (FCC)-based single phase.
[화학식 2][Formula 2]
CoNiSix CoNiSi x
(O<x≤0.25의 조건을 만족한다)(O<x≤0.25)
다시 말해, 상기 화학식 2의 Co, Ni 및 Si는 1:1:x의 비를 갖는다.In other words, Co, Ni, and Si in Formula 2 have a ratio of 1:1:x.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 중엔트로피 합금은 하기 화학식 3으로 표시되며 FCC(Face Centered Cubic)계 단상을 갖는 합금을 포함할 수 있다.In addition, the mid-entropy alloy according to an embodiment of the present invention may include an alloy represented by the following Chemical Formula 3 and having a Face Centered Cubic (FCC)-based single phase.
[화학식 3][Formula 3]
VCoNiSix VCoNiSi x
(O<x≤0.1의 조건을 만족한다)(It satisfies the condition of O<x≤0.1)
다시 말해, 상기 화학식 3의 V, Co, Ni 및 Si는 1:1:1:x의 비를 갖는다.In other words, V, Co, Ni and Si in Formula 3 have a ratio of 1:1:1:x.
중엔트로피 합금의 제조방법Method for manufacturing a neutral entropy alloy
다음으로, 본 발명에 따른 중엔트로피 합금의 제조방법은, 합금 기지 원소와, Si 분말이 혼합된 혼합분말을 제조하는 단계;, 상기 혼합 분말을 가열하여 용해하고 소정 형태로 주조하는 단계; 및 상기 주조된 합금을 고온 소결하는 단계;를 포함, 상기 합금 기지 원소는 Cr, Co, Ni 및 V 가운데 2종 이상을 포함하며, 상기 합금은 FCC(Face Centered Cubic) 단상을 갖는다.Next, the method for producing a midentropy alloy according to the present invention comprises the steps of: preparing a mixed powder in which an alloy matrix element and Si powder are mixed; heating and dissolving the mixed powder and casting to a predetermined shape; and high-temperature sintering of the cast alloy; the alloy matrix element includes at least two of Cr, Co, Ni, and V, and the alloy has a Face Centered Cubic (FCC) single phase.
먼저, 본 발명에 따른 중엔트로피 합금의 제조방법은 동일한 원자비%를 갖는 합금 기지 원소와, Si 분말이 혼합된 혼합분말을 제조하는 단계를 포함한다.First, the method for producing a neutral entropy alloy according to the present invention includes preparing a mixed powder in which an alloy matrix element having the same atomic ratio % and Si powder are mixed.
상기 다원계 합금 기지는 Cr, Co, Ni 및 V 가운데 2종 이상을 포함한다. 또한 본 발명의 합금은 상기 2종 이상의 합금 기지를 동일 원자비(at%)로 포함하는 것이 바람직하고, 본 발명의 합금은 FCC계 단상을 갖는 것이 바람직하다. 상기 합금의 바람직한 원자% 비는 상술한 바와 같다.The multi-component alloy matrix includes at least two of Cr, Co, Ni and V. In addition, it is preferable that the alloy of the present invention contains the two or more types of alloy matrix in the same atomic ratio (at%), and the alloy of the present invention preferably has an FCC-based single phase. The preferred atomic % ratio of the alloy is as described above.
다음으로, 본 발명에 따른 중엔트로피 합금의 제조방법은 상기 혼합분말을 가열하여 용해하고 소정 형태로 주조하는 단계를 포함한다. 주조 방식이 특별히 제한되지는 않으며 도가니에 원료를 장입한 형태로 주조를 할 수 있다.Next, the method for producing a mid-entropy alloy according to the present invention includes the step of heating and dissolving the mixed powder and casting it in a predetermined shape. The casting method is not particularly limited, and casting may be performed in the form of charging the raw material in the crucible.
또한, 본 발명의 제조방법은 상기 주조하는 단계 이전에 상기 혼합 분말을 밀링하여 기계적 합금화하는 기계적 합금화 분말을 형성하는 단계를 포함할 수도 있다.In addition, the manufacturing method of the present invention may include the step of forming a mechanical alloying powder for mechanical alloying by milling the mixed powder before the casting step.
다음으로, 본 발명에 따른 중엔트로피 합금의 제조방법은 상기 주조된 합금을 고온 소결하여 합금을 제조하는 단계를 포함한다. 여기서 고온 소결에 의해 합금이 균질화될 수 있다.Next, the method for producing a medium entropy alloy according to the present invention includes the step of producing an alloy by sintering the cast alloy at a high temperature. Here, the alloy can be homogenized by high-temperature sintering.
상기 고온 소결하는 단계는, 진공 분위기, 비활성 기체 분위기, 산소 분위기, 또는 질소, 붕소 및 탄소 중 적어도 어느 하나를 포함하는 분위기에서 수행될 수 있다.The high-temperature sintering may be performed in a vacuum atmosphere, an inert gas atmosphere, an oxygen atmosphere, or an atmosphere containing at least one of nitrogen, boron, and carbon.
또한, 상기 고온 소결하는 단계는, 900 ℃ 내지 1300 ℃ 온도에서 1 내지 12 시간 동안 수행될 수 있고, 보다 바람직하게는 900 ℃ 내지 1300 ℃ 온도에서 6 시간 이상 수행될 수 있다.In addition, the high-temperature sintering may be performed at a temperature of 900 °C to 1300 °C for 1 to 12 hours, and more preferably at a temperature of 900 °C to 1300 °C for 6 hours or more.
이상 언급한 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 중엔트로피 합금은 상술한 합금을 포함할 수 있다.The intermediate entropy alloy manufactured by the above-mentioned manufacturing method according to the present invention may include the above-described alloy.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through preferred embodiments of the present invention.
<실시예><Example>
1. 실시예 및 비교예의 제조1. Preparation of Examples and Comparative Examples
동일한 원자비%로 합금 기지 원소 및 Si 분말을 아래 표와 같은 비로 혼합하여 혼합 분말을 제조하였다. 각 순 원소는 99.5%이상의 순도를 가지는 10mm이하의 펠릿 형태로 준비되었다. A mixed powder was prepared by mixing an alloy matrix element and Si powder at the same atomic ratio in the ratio shown in the table below. Each pure element was prepared in the form of pellets of 10 mm or less with a purity of 99.5% or more.
이를 도가니에 장입하고 1550℃로 가열하고 용해한 후, 용해된 합금은 지르코니아 도가니에서 잉곳으로 제조되었다. 응고되는 과정에서 압력은 2.5 bar 수준으로 유지되었다. 잉곳 제조 후, 균질화 과정은 모두 비활성 기체 Ar 분위기에서 1100℃ 6시간 진행되었다.This was charged into a crucible, heated to 1550° C., and melted, and then the molten alloy was prepared as an ingot in a zirconia crucible. During the solidification process, the pressure was maintained at a level of 2.5 bar. After manufacturing the ingot, the homogenization process was all conducted at 1100° C. for 6 hours in an inert gas Ar atmosphere.
(Si 0.15)Example 1
(Si 0.15)
(Si 0.3)Example 2
(Si 0.3)
(Si 0.45)Example 5
(Si 0.45)
(Si 0.1)Example 10
(Si 0.1)
(Si 0.2)Example 11
(Si 0.2)
(Si 0..3)Example 12
(
2. 시험 평가2. Test evaluation
제조된 합금의 HV 경도, 인장강도에 관한 시험 결과를 하기 표에 기재하였다. 또한, 제조된 합금의 XRD 결과를 도 1 내지 3에 나타내었고, 제조된 합금(실시예 1 내지 5)의 인장 강도 결과를 도 4에 나타내었다. 그리고, 제조된 합금의의 SEM 사진을 도 5 내지 16에 도시하였다.The test results regarding the HV hardness and tensile strength of the prepared alloy are described in the table below. In addition, XRD results of the prepared alloys are shown in FIGS. 1 to 3, and tensile strength results of the prepared alloys (Examples 1 to 5) are shown in FIG. 4 . And, SEM pictures of the prepared alloy are shown in FIGS. 5 to 16 .
(Si 0.15)Example 1
(Si 0.15)
(Si 0.3)Example 2
(Si 0.3)
(Si 0.4)Example 4
(Si 0.4)
(Si 0.45)Example 5
(Si 0.45)
(Si 0.1)Example 10
(Si 0.1)
(Si 0.2)Example 11
(Si 0.2)
(Si 0..3)Example 12
(
먼저 표 4를 참조하면, Si가 도핑된 실시예 1 내지 5는 그렇지 않은 합금(비교예)과 비교하여 경도와 강도가 모두 우수한 것을 확인할 수 있다. 다만, Si의 비가 0.45로 도핑된 실시예 5는 도 1에 도시된 것처럼 FCC 상과 더불어 Ni2Si type IMC를 갖는다. 이에 따라, 실시예 5는 높은 경도와 강도를 갖지만 연신율이 5.7%에 해당하여 취성을 보이는 것을 확인할 수 있었다. First, referring to Table 4, it can be seen that Examples 1 to 5 doped with Si have both hardness and strength superior to those of the alloy not (Comparative Example). However, Example 5 doped with a Si ratio of 0.45 has a Ni2Si type IMC along with the FCC phase as shown in FIG. 1 . Accordingly, it was confirmed that Example 5 had high hardness and strength, but showed brittleness with an elongation of 5.7%.
다음으로, 표 5 및 6을 참조하면, Si가 도핑된 실시예들은 모두 경도가 우수한 것을 확인할 수 있다. 다만, 도 2 및 3을 참조하면, 실시예 8, 9와 실시예 11, 12는 FCC 상과 더불어 Ni2Si type IMC를 가짐에 따라 취성을 보일 것이 예측된다.Next, referring to Tables 5 and 6, it can be seen that all of the examples doped with Si have excellent hardness. However, referring to FIGS. 2 and 3 , Examples 8 and 9 and Examples 11 and 12 are predicted to show brittleness as they have Ni2Si type IMC in addition to the FCC phase.
이처럼, 본 발명에 따른 중엔트로피 합금은 기존의 합금 대비 Si의 도핑으로 인해 더 높은 강도를 갖는 것을 알 수 있다.As such, it can be seen that the mid-entropy alloy according to the present invention has higher strength due to doping of Si compared to the conventional alloy.
이상과 같이 본 발명에 대해서 바람직한 실시예를 기초로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above, the present invention has been described based on preferred embodiments, but the present invention is not limited by the embodiments disclosed herein, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical spirit of the present invention. It is self-evident that it can In addition, although the effects according to the configuration of the present invention have not been explicitly described and described while describing the embodiments of the present invention, it is natural that the effects predictable by the configuration should also be recognized.
Claims (13)
상기 다원계 합금 기지는 Cr, Co, Ni 및 V 가운데 2종 이상을 포함하며,
FCC(Face Centered Cubic)계 상을 갖는 합금을 포함하는,
중엔트로피 합금.
Containing a multi-component alloy matrix and Si,
The multi-component alloy matrix includes at least two of Cr, Co, Ni and V,
Containing an alloy having a FCC (Face Centered Cubic)-based phase,
mesoentropic alloy.
상기 합금은
하기 화학식 1로 표시되며
FCC(Face Centered Cubic)계 단상을 갖는
중엔트로피 합금.
[화학식 1]
CrCoNiSix
(O<x≤0.4의 조건을 만족한다)
The method of claim 1,
the alloy is
It is represented by the following formula (1)
With FCC (Face Centered Cubic) phase
mesoentropic alloy.
[Formula 1]
CrCoNiSix
(It satisfies the condition of O<x≤0.4)
상기 x는
0.15≤x≤0.3의 조건을 만족하는
중엔트로피 합금.
3. The method of claim 2,
where x is
It satisfies the condition of 0.15≤x≤0.3
mesoentropic alloy.
상기 합금은
하기 화학식 2로 표시되며
FCC(Face Centered Cubic)계 단상을 갖는
중엔트로피 합금.
[화학식 2]
CoNiSix
(O<x≤0.25의 조건을 만족한다)
The method of claim 1,
the alloy is
It is represented by the following formula (2)
With FCC (Face Centered Cubic) phase
mesoentropic alloy.
[Formula 2]
CoNiSi x
(O<x≤0.25 satisfies the condition)
상기 합금은
하기 화학식 3으로 표시되며
FCC(Face Centered Cubic)계 단상을 갖는
중엔트로피 합금.
[화학식 3]
VCoNiSix
(O<x≤0.1의 조건을 만족한다)
The method of claim 1,
the alloy is
It is represented by the following formula (3)
With FCC (Face Centered Cubic) phase
mesoentropic alloy.
[Formula 3]
VCoNiSi x
(O<x≤0.1 satisfies the condition)
상기 혼합 분말을 가열하여 용해하고 소정 형태로 주조하는 단계; 및
상기 주조된 합금을 고온 소결하여 합금을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 합금 기지 원소는 Cr, Co, Ni 및 V 가운데 2종 이상을 포함하고,
상기 합금은 FCC(Face Centered Cubic)계 상을 갖는,
중엔트로피 합금의 제조방법.
preparing a mixed powder in which the alloy matrix element and Si powder are mixed;
heating and dissolving the mixed powder and casting it into a predetermined shape; and
Including; sintering the cast alloy at a high temperature to produce an alloy;
The alloy matrix element includes two or more of Cr, Co, Ni and V,
The alloy has a Face Centered Cubic (FCC)-based phase,
Method for manufacturing a mesoentropic alloy.
상기 고온 소결하는 단계는,
진공 분위기, 비활성 기체 분위기, 산소 분위기, 또는 질소, 붕소 및 탄소 중 적어도 어느 하나를 포함하는 분위기에서 수행되는
중엔트로피 합금의 제조방법.
7. The method of claim 6,
The high-temperature sintering step comprises:
It is performed in a vacuum atmosphere, an inert gas atmosphere, an oxygen atmosphere, or an atmosphere containing at least one of nitrogen, boron, and carbon.
Method for manufacturing a mesoentropic alloy.
상기 고온 소결하는 단계는,
900℃ 내지 1300℃ 온도에서 1 내지 12 시간 동안 수행되는
중엔트로피 합금의 제조방법.
7. The method of claim 6,
The high-temperature sintering step comprises:
carried out for 1 to 12 hours at a temperature of 900° C. to 1300° C.
Method for manufacturing a mesoentropic alloy.
상기 고온 소결하는 단계는,
900℃ 내지 1300℃ 온도에서 6 시간 이상 수행되는
중엔트로피 합금의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The high-temperature sintering step comprises:
carried out at a temperature of 900 ° C. to 1300 ° C. for more than 6 hours
Method for manufacturing a mesoentropic alloy.
상기 합금은
하기 화학식 1로 표시되며
FCC(Face Centered Cubic)계 단상을 갖는
중엔트로피 합금의 제조방법.
[화학식 1]
CrCoNiSix
(O<x≤0.4의 조건을 만족한다)
7. The method of claim 6,
the alloy is
It is represented by the following formula (1)
With FCC (Face Centered Cubic) phase
Method for manufacturing a mesoentropic alloy.
[Formula 1]
CrCoNiSix
(It satisfies the condition of O<x≤0.4)
상기 x는
0.15≤x≤0.3의 조건을 만족하는
중엔트로피 합금의 제조방법.
11. The method of claim 10,
where x is
It satisfies the condition of 0.15≤x≤0.3
Method for manufacturing a mesoentropic alloy.
상기 합금은
하기 화학식 2로 표시되며
FCC(Face Centered Cubic)계 단상을 갖는
중엔트로피 합금의 제조방법.
[화학식 2]
CoNiSix
(O<x≤0.25의 조건을 만족한다)
7. The method of claim 6,
the alloy is
It is represented by the following formula (2)
With FCC (Face Centered Cubic) phase
Method for manufacturing a mesoentropic alloy.
[Formula 2]
CoNiSi x
(O<x≤0.25 satisfies the condition)
상기 합금은
하기 화학식 3으로 표시되며
FCC(Face Centered Cubic)계 단상을 갖는
중엔트로피 합금의 제조방법.
[화학식 3]
VCoNiSix
(O<x≤0.1의 조건을 만족한다)
7. The method of claim 6,
the alloy is
It is represented by the following formula (3)
With FCC (Face Centered Cubic) phase
Method for manufacturing a mesoentropic alloy.
[Formula 3]
VCoNiSi x
(It satisfies the condition of O<x≤0.1)
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